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油氣管道防腐技術及應用

  
評論: 更新日期:2015年05月16日

(1) 良好的防腐性能。
(2) 耐壓性。能承受水壓試驗和輸送介質的壓力,能承受壓力的反復變化。
(3) 易于涂裝。在常溫常壓和常濕條件下,采用普通噴涂技術即可。
(4) 化學穩(wěn)定性。能耐壓縮機潤滑油、醇類、汽油等的腐蝕,在輸送的天然氣及可能產生的凝積物呈化學中性。
(5) 良好的粘結性及耐彎曲性。要求涂層粘結力強,在管道儲運、現場彎管、和運行、清管過程中不易脫落。
(6) 耐磨性和硬度。應具有足夠的硬度,能承受管道內砂粒、腐蝕物和清管器等所造成的磨損。
(7) 耐熱性??紤]到管道的外防腐層(環(huán)氧粉末噴涂時的管壁溫度在230 ℃左右) 內涂層應能耐受外涂敷的高溫。
(8) 涂層光滑。具有減阻作用的內涂層漆膜表面應光滑, 摩阻系數要小。
3.2 內涂層用料
符合油氣管道內涂層用的涂料品種很多,但性能各異。在輸氣干線上應用較為廣泛的涂料種類主要有液體環(huán)氧涂料、粉末環(huán)氧涂料、酚醛環(huán)氧樹脂和煤焦油環(huán)氧樹脂等。美國氣體協(xié)會(AGA)對25種涂料進行了研究和篩選,認為環(huán)氧樹脂型涂料最適用于輸氣管道的內涂層。美國石油學會(API)一般推薦采用胺固化環(huán)氧涂料和聚酞胺固化環(huán)氧涂料,尤其優(yōu)先使用聚酞胺固化的環(huán)氧涂料。
3.2.1 雙組分液體環(huán)氧涂料
雙組分液體環(huán)氧涂料多采用601(E-20)環(huán)氧樹脂作為主要成膜物質,其環(huán)氧值為0.18~0.22。固化劑采用胺類固化劑,這種涂料主要有胺加成物固化環(huán)氧涂料、聚酞胺固化環(huán)氧涂料、環(huán)氧瀝青涂料和無溶劑環(huán)氧涂料等,它們具有以下幾個特點。
(1) 極強的附著力。環(huán)氧樹脂分子結構中含有大量的經基和醚基等極性基團, 加之在固化過程中,活潑的環(huán)氧基能與界面金屬原子反應形成牢固的化學鍵, 使涂層的附著力增強。
(2) 優(yōu)異的耐磨和耐腐蝕性。環(huán)氧樹脂中的苯環(huán)和固化后涂膜的較高交聯密度,使涂層堅硬、柔韌、防滲透性強,耐水耐溶劑性好。此外,由于主鏈結構中醚鍵的較高化學穩(wěn)定性, 使得涂膜的抗酸和抗堿性提高,耐化學性好[17]。
(3) 適合高壓翰氣管道, 能承受壓力變化。由于環(huán)氧涂層固化時體積收縮小, 熱膨脹系數小,因此能耐受溫度和應力作用。分子中剛性的苯環(huán)和柔性的經基能保證固化后的涂膜堅硬而柔韌, 物理力學性能良好。
(4) 電絕緣性好。由于環(huán)氧樹脂涂膜具有穩(wěn)定性和致密性的特點,因此涂層具有良好的電絕緣性。在現場施工時,由于雙組分液體環(huán)氧涂料由甲、乙兩組分混合均勻后噴涂, 因此必須在產品規(guī)定的使用期內用完,一般為8~24h。
3.2.2 氧化粉末涂料
目前, 用于天然氣管道內涂層的粉末涂料主要是熱固性熔結環(huán)氧粉末。這種涂料以熱固性樹脂(E-12)為主要成膜物,由固化劑、顏填料和添加劑組成。熱固性粉末涂料具有低熔融粘度, 流平性好,涂膜堅韌而牢固、光滑、完整, 耐水、耐熱、耐化學腐蝕性優(yōu)異。國外使用環(huán)氧粉末涂料已有近60年歷史,由于其優(yōu)異的技術性能, 用量在不斷增長,在各種防腐涂料中占據了主導地位。
3.2.3 減阻內涂層技術
目前,國外已經廣泛的使用了氣田管道內涂層技術,而我國國內新建的天然氣的常熟管道也同樣使用了減阻內涂層技術,比如西氣東輸重大工程。減阻內涂層技術可以說是一項經濟效益比較高的新型技術,該技術可以改善流動性能,提高輸送的能力,從而可以減少氣田管道施工期間的腐蝕事件的發(fā)生。并且還可以減輕氣田管道內壁的腐蝕,減少清管的次數,從而可以保證輸送的純度,延長氣田管道的使用壽命[18]。目前,涂敷工藝技術以及內涂層工藝技術已經在我國國內防腐技術中廣泛的使用。根據國內外最近幾年的實踐得知:應用減阻內涂層技術可以使氣田管道內涂表面的摩擦系數減少30%左右,粗糙度下降90%。液體輸送能力可以提高20%左右。氣體的輸送能力一般情況下可以提高20%左右。因此,應用內涂層防腐技術可以實現經濟效益的最大化。目前,可以作為氣田管道內減阻涂料技術的涂料產品有很多,但是因為不同產品的涂料性能不同,因此我們應該針對氣田管道的不同要求選擇出最經濟、最適合的內減阻涂料的產品類型。
3.2.4 高固體份涂料技術
高固體份涂料簡稱HSC(High Solid Coat)。隨著環(huán)境保護法的進一步強化和涂料制造技術的提高,高固體份涂料(HSC)應運而生。一般固體份在65%~85%的涂料均可稱為HSC。 隨著我國環(huán)境保護的要求越來越高,高固體份的涂料技術也不斷提高。目前,國內外已經有很多固體份涂料,因此高固體份的涂料在市場的需求也日益增多。高固體份的涂料是目前我國應用量最多,發(fā)展最快的品種之一。在最近幾年里,高固體份涂料的研制在重防腐技術的領域里得到了很高的應用。高固體的涂料應用在未來的發(fā)展中為主要的防腐涂料品種。再加上施工條件以及施工的性能與現場的涂料基本上是相同的,因此在未來的工業(yè)防腐領域中應用高固體份涂料技術也會日益廣泛[18]。
3.3 內涂層防腐技術在CD油田的應用
勝利油田海上CD油田主要依靠管道方式進行油氣水的輸送,隨著管線投用時間增長和采出液綜合含水上升,管線內表面存在腐蝕、結垢,造成流體輸送壓力增大、能耗增加,管線損壞的風險在逐年遞增。后采用了雙組分液體環(huán)氧涂料技術,在不移動管道或分段拆除的情況下,經過試壓、清潔、涂層通球等施工流程,對管道內表面涂敷完整的防腐層,以防止管內含水原油腐蝕管道內壁。該項內防腐技術將有效防止腐蝕危害,延長管道使用壽命,提高海上原油的生產的安全性。其應用的具體效果非常明顯的表現在以下三點[19]:
(1)節(jié)約能耗,在雙組分液體環(huán)氧涂料內涂層管道投入使用后因Φ457mm復線與原管道相同,可以通過管道參數與輸油泵的電流變化可以判斷內涂層管道的防腐效果。經測試,Φ457mm復線電壓比Φ457mm管線電壓降低了1MPa,輸油泵(4臺)的電流平均降低了40A,電壓為380V,每年節(jié)約電能:W=380V×40A×365d×24h×4=532608kW?h。
(2)延長管道使用壽命,雙組分液體環(huán)氧涂料內涂層管道的設計使用壽命是10年,可以明顯減緩管道內壁腐蝕,延長管道使用壽命,將大幅度的提高其安全性和經濟性。


第4章 油氣管道防腐技術的發(fā)展前景
隨著我國能源政策的調整,油氣管道的建設已逐漸成為新時代的主要熱點問題,而管道防腐工作是管道建設中一道極其重要的工序,油氣管道防腐技術的好壞直接關系到整個油氣輸送工程的質量。油氣管道防腐建設在我國已經形成高潮,尤其是長輸管線的大力投入,我國乃至世界的防腐技術會呈現出新的需求和新的紀元。
由于地方財政、認識水平等多方面因素的影響,價格昂貴的防腐蝕涂料的應用必然受到局限,而綜合性能好、成本低廉、使用方便、易于推廣的防腐蝕新材料和新工藝將在主管道或支管道上受到歡迎,急需加強在這方面的研究開發(fā)工作。關于防腐涂層對涂料的要求也會越來越高。 防腐涂料除了要具備良好的耐腐蝕性和粘結性外,還要保證無毒、無污染、經濟高效[20]。目前隨著我國石油經濟的快速發(fā)展,單一的無機材料或有機涂料已不能滿足時代的需要,可以在有機涂料里添加納米材料或將有機材料與無機材料結合開發(fā)新型的高性能涂料。 防腐涂層技術在一定方面可以采用多種技術相結合的形式,提高防腐水平。陰極保護技術有固化速率快、揮發(fā)有機溶劑少、易于工業(yè)化等優(yōu)點在管道涂層中已被廣泛的應用。隨著人們對陰極保護作用的認識,在加上陰極保護技術的逐漸完善,加之與涂層防腐技術相結合,勢必會出現兩者并重的新局面,從而大大提高油氣管道的運行壽命。
隨著我國工程項目建設監(jiān)理制的逐步開展和完善,把工程監(jiān)理引入管道防腐設計、原材料供應及施工招標、施工過程等階段,將有助于優(yōu)化方案設計,減少甚至避免設計失誤,確保防腐工程的質量。
雖然,氣田管道的防腐技術的前景很廣泛。但是防腐技術中涂料的揮發(fā)性對大氣帶來的污染也已經越來越受到人們的關注。因此降低涂料中污染物的排放,使經濟循環(huán)發(fā)展已經成為引領我國氣田管道防腐技術中使用的涂料產業(yè)持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。其中工業(yè)防腐技術已經成為涂料中重要的成分,所以我們必須推廣節(jié)能減排的舉措[5]。
另外,地層中攜帶出來的砂在管線中積聚,易造成管線堵塞。砂??赡軙ν繉幽p,造成涂層破壞,不能起到防腐效果。因此,如何將地層出砂盡早清除出集輸系統(tǒng)是亟待解決的問題,也是今后油氣管道防腐技術發(fā)展的又一前景[20]。
綜上所述,雖然我國管道防腐還存在著不少的問題和困難,相信通過有關方面的共同努力,通過新材料、新工藝、新技術的不斷采用,我國的管道防腐技術會日臻完善,我國的管道建設也必將取得更大的成就。新型油氣管道涂層防腐技術會有更大的發(fā)展前景。

參 考 文 獻
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致 謝
大學三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號,而于我的人生卻只是一個逗號,我將面對又一次征程的開始。三年的求學生涯在師長、親友的大力支持下,走得辛苦卻也收獲滿囊,在論文即將付梓之際,思緒萬千,心情久久不能平靜。偉人、名人為我所崇拜,可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人,我的導師——于翠艷教授。我不是您最出色的學生,而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹,學識淵博,思想深邃,視野雄闊,為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁,置身其間,耳濡目染,潛移默化,使我不僅接受了全新的思想觀念,樹立了宏偉的學術目標,領會了基本的思考方式,從論文題目的選定到論文寫作的指導,經由您悉心的點撥,再經思考后的領悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。
感謝油田化學教研室所有老師,焉得諼草,言樹之背。從開始進入課題到論文的順利完成,得到了許多師長、同學、朋友的幫助,在這里請接受我誠摯謝意!
同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。
最后再一次感謝所有在畢業(yè)論文中曾經幫助過我的良師益友和同學,以及在論文中被我引用或參考的論著的作者。

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